提高牽引拖車操縱穩定性的自適應主動轉向控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高牽引拖車操縱穩定性的自適應主動轉向控制方法，其特征在于包括如下步驟：1)根據牽引拖車的動力學特性，推導車輛動力學數學模型并解析其特性；2)設計一個沒有內輪差的理想轉向模型，讓實際車輛去跟蹤這個理想轉向模型，盡可能的減少或者消除內輪差；3)采用具有強魯棒性的自適應控制理論，開發使實際車輛去跟蹤理想轉向模型的自適應控制算法，進行仿真分析，并有效控制使牽引車自適應主動轉向。通過本發明實際的牽引拖車能實現理想轉向模型的設計性能，從而消除內輪差的產生。
【專利說明】提高牽引拖車操縱穩定性的自適應主動轉向控制方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種牽引拖車的控制方法，特別涉及一種提高牽引拖車操縱穩定性的自適應主動轉向控制方法。
【背景技術】:
[0002]牽引拖車是裝備有特殊裝置用于牽引掛車的商用車輛，由牽引車(tractor)和掛車(trailer)組成。牽引車和掛車的連接有半掛和全掛兩種方式。第一種是掛車的前面一半搭在牽引車后段上面的牽引鞍座上，牽引車后面的橋承受掛車的一部分重量；第二種是掛車的前端連在牽引車的后端，牽引車只提供向前的拉力，拖著掛車走，但不承受掛車的向下的重量。不管是半掛連接，還是全掛連接，牽引拖車裝載前后質量都存在很大變化，而且在轉彎時容易發生內輪差的現象。內輪差是引起牽引拖車交通事故的重要原因之一。牽引拖車的載質量越大，滿載后整車總質量變化越大；牽引拖車的軸距越大，內輪差越大。而且牽引車和拖車之間不是剛性連接，系統自由度多，駕駛難度高，駕駛員負擔重，牽引拖車一旦陷入不穩定狀態，僅靠駕駛員操縱很難恢復正常，操作不當易發生側翻事故。為了保證其安全性和操縱穩定性達到最佳，提高牽引拖車的操縱穩定性成了亟待解決的問題。

【發明內容】
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[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種提高牽引拖車操縱穩定性的自適應主動轉向控制方法，其特征在于包括如下步驟:1)根據牽引拖車的動力學特性，推導車輛動力學數學模型并解析其特性；2)設計一個沒有內輪差的理想轉向模型，讓實際車輛去跟蹤這個理想轉向模型，盡可能的減少或者消除內輪差；3)采用具有強魯棒性的自適應控制理論，開發使實際車輛去跟蹤理想轉向模型的自適應控制算法，進行仿真分析，并有效控制使牽弓I車自適應主動轉向。
[0004]本發明更進一步的技術特征是所述第三部包括如下步驟:(1)檢測牽引車的橫向速度，牽引車的橫向角速度，牽引車和拖車連接的連接角；(2)根據檢測信號所得到的三組數據計算牽引車的前后輪和拖車輪的轉向角；(3)把采集到的信號和通過理想轉向模型計算獲得的理想信號進行對比，算出誤差信號。然后，把誤差信號投入到設計的自適應轉向控制器中，計算出實際需要的牽引車前后輪和拖車輪的轉向角；(4)把算出的轉向角輸入到實際的牽引拖車，使誤差信號向零收束，也就是使采集到的傳感器信號和通過理想轉向模型計算獲得的理想信號一致。
[0005]本發明的有益效果是:
[0006]本發明通過牽引拖車轉向運動動力學分析，設計一個無內輪差的理想狀態，讓實際車輛去追蹤這個理想狀態，從而消除內輪差的影響，最終通過魯棒和自適應控制理論對牽引拖車進行轉向控制，使車輛不但在各種工況下都能保持良好的運動狀態，同時，針對普通的駕駛員來講，還能降低其在極限復雜工況下連續操作所帶來的緊張感和疲勞度，甚至是誤操作，例如在大側向加速度時，輪胎受力處于非線性飽和區域，車輛側向運動處于將要失穩的臨界工況時，普通駕駛員很難能最大限度地發揮和利用輪胎對地面的附著能力，并使車輛運動能平穩地回復到通常駕駛者所能控制的狀態。因此，本發明是具有良好魯棒性能的控制方法，可以實現駕駛員的“無憂慮”駕駛。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0007]圖1是本發明一實施例的流程圖。
【具體實施方式】:
[0008]下面結合附圖對本發明做進一步說明:
[0009]圖1是本發明一實施例的流程圖，由于本發明第一和第二步驟為預先的特性分析及模型設計，因此圖中未示，圖1主要是對第三步驟的流程詳解:(1)啟動后以駕駛員轉動方向盤的角度作為最初的輸入；(2)將該輸入與理想轉向模型比對；(3)計算實際車輛檢測信號與理想轉向模型信號間的誤差；(4)應用基于自適應控制理論的全車輪主動轉向控制算法；(5)判斷實際車輛檢測信號與理想轉向模型信號間的誤差是否為零，如為零則結束，如不為零，則把誤差信號投入到設計的自適應轉向控制器中，計算出實際需要的牽引車前后輪和拖車輪的轉向角，把算出的轉向角輸入到實際的牽引拖車，使誤差信號向零收束，也就是使采集到的傳感器信號和通過理想轉向模型計算獲得的理想信號一致。
[0010]本發明的使用可以使實際的牽引拖車能實現理想轉向模型的設計性能，從而消除內輪差的產生。自適應轉向控制器具有強魯棒性，因此，通過計算得到實際需要的牽引車前后輪和拖車輪的轉向角不受任何車輛參數不確定性變化的影響。
[0011]雖然已經在此處描述了【具體實施方式】，但是本發明的覆蓋范圍不限于此。相反，本發明涵蓋所有在字面上或在等效形式的教導下實質上落在權利要求的范圍內的所有技術方案。本發明的保護范圍以權利要求書為準。
【權利要求】
1.一種提高牽引拖車操縱穩定性的自適應主動轉向控制方法，其特征在于包括如下步驟:1)根據牽引拖車的動力學特性，推導車輛動力學數學模型并解析其特性；2)設計一個沒有內輪差的理想轉向模型，讓實際車輛去跟蹤這個理想轉向模型，盡可能的減少或者消除內輪差；3)采用具有強魯棒性的自適應控制理論，開發使實際車輛去跟蹤理想轉向模型的自適應控制算法，進行仿真分析，并有效控制使牽弓I車自適應主動轉向。
2.如權利要求1所述的提高牽引拖車操縱穩定性的自適應主動轉向控制方法，其特征在于:所述第三部包括如下步驟:(1)檢測牽引車的橫向速度，牽引車的橫向角速度，牽引車和拖車連接的連接角；(2)根據檢測信號所得到的三組數據計算牽引車的前后輪和拖車輪的轉向角；(3)把采集到的信號和通過理想轉向模型計算獲得的理想信號進行對比，算出誤差信號。然后，把誤差信號投入到設計的自適應轉向控制器中，計算出實際需要的牽引車前后輪和拖車輪的轉向角；(4)把算出的轉向角輸入到實際的牽引拖車，使誤差信號向零收束，也就是使采集到的傳感器信號和通過理想轉向模型計算獲得的理想信號一致。
【文檔編號】B60W30/045GK103661367SQ201210364078
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月25日 優先權日:2012年9月25日
【發明者】王強 申請人:上海韻風文化傳播有限公司